Решение до правки #19714 от , автор Valter. Это не текущая версия.

Условие

3.4.16∗. [Вставьте условие задачи]

Решение

\textbf{Решение:}

Молекулу углекислого газа () можно смоделировать как систему из трех тел: центрального атома массы (углерод) и двух крайних атомов массы (кислород), соединенных двумя одинаковыми пружинками с жесткостью .

\textbf{1. Переход в систему отсчета центра масс (Ц-систему)}

Найдем скорость центра масс молекулы в лабораторной системе отсчета после того, как левому атому кислорода сообщили скорость :

Перейдем в инерциальную Ц-систему. В ней скорости атомов сразу после толчка равны:
\begin{itemize}
\item Скорость левого :
\item Скорость центрального :
\item Скорость правого :
\end{itemize}

\textbf{2. Разложение на нормальные моды}

Представим движение системы как суперпозицию двух независимых нормальных колебаний:
\begin{enumerate}
\item \textbf{Симметричная мода:} крайние атомы движутся в противофазе со скоростями и , центральный атом покоится. Циклическая частота: .
\item \textbf{Асимметричная мода:} крайние атомы движутся синхронно со скоростью , центральный атом движется им навстречу со скоростью . Циклическая частота (с учетом приведенной массы): .
\end{enumerate}

\textbf{3. Определение начальных амплитуд мод}

Из принципа суперпозиции реальные начальные скорости в Ц-системе равны сумме скоростей мод:
длялевогодляправого

Вычитая уравнения, находим начальную скорость для симметричной моды:

Складывая уравнения, находим скорость крайних атомов для асимметричной моды:

Скорость центрального атома во второй моде равна его полной скорости в Ц-системе:

\textbf{Амплитуда симметричной моды ():} \
Скорость сближения левого атома и атома в этой моде равна .

\textbf{Амплитуда асимметричной моды ():} \
Относительная скорость сближения левого атома и атома в этой моде:

\textbf{4. Максимальное сближение}

Поскольку частоты и несоизмеримы, в некоторый момент времени фазы колебаний совпадут, и амплитуды сжатия левой пружинки от обеих мод сложатся. Максимальное сближение равно сумме амплитуд:

\textbf{Ответ:}

Ответ

[Вставьте краткий ответ или результат в рамке]